(57)【要約】      （修正有）【課題】多数の小型ディスクドライブを搭載できる構造と、十分な冷却効果と低騒音効果が得られる構造とを兼ね備えたディスクアレイ装置を提案する。【解決手段】ディスクアレイ装置は、ラック状の基本フレームと、基本フレームの奥行方向に挿抜可能な複数のディスクボックス２０とを備える。ディスクボックス２０は、基本フレームの奥行き方向に対して略平行なボックス底面上のプラッタ基板６に縦横配列される複数のディスクドライブ５を接続するためのディスクドライブコネクタ７と、ディスクドライブ５を冷却するための冷却モジュール１１を備える。ディスクボックス２０は密閉構造体から成る。【選択図】図２
2007066480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のディスクドライブを搭載するディスクアレイ装置であって、
ラック状の基本フレームと、
前記基本フレームの奥行方向に挿抜可能な複数のディスクボックスと、を備え、
前記ディスクボックスは、前記奥行き方向と略平行なボックス底面に縦横配列された複数のディスクドライブを接続するための接続構造を備える、ディスクアレイ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のディスクアレイ装置であって、前記ディスクボックスは、密閉構造体である、ディスクアレイ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のディスクアレイ装置であって、前記ディスクボックスは、ディスクボックス単位で前記ディスクドライブを冷却する冷却モジュールを備える、ディスクアレイ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のディスクアレイ装置であって、前記冷却モジュールは、前記ディスクドライブから発生した熱を前記ディスクボックスの外部に輸送する熱輸送媒体を更に備える、ディスクアレイ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のディスクアレイ装置であって、前記冷却モジュールは、前記ディスクボックスの密閉空間内でガスを強制循環させる送風機構を更に備える、ディスクアレイ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のディスクアレイ装置であって、前記冷却モジュールは、少なくとも２以上の前記送風機構を備える、ディスクアレイ装置。
【請求項７】
請求項５に記載のディスクアレイ装置であって、前記冷却モジュールは、前記ガスと前記熱輸送媒体との間で熱交換を行う熱交換器を更に備える、ディスクアレイ装置。
【請求項８】
請求項５に記載のディスクアレイ装置であって、前記冷却モジュールは、前記ディスクボックスの内部温度を検出する温度センサを更に備える、ディスクアレイ装置。
【請求項９】
請求項５に記載のディスクアレイ装置であって、前記冷却モジュールは、前記温度センサで検出した温度に基づいて前記送風機構の送風量を調整する制御基板を更に備える、ディスクアレイ装置。
【請求項１０】
請求項４に記載のディスクアレイ装置であって、前記ディスクボックスは、断熱材から成る、ディスクアレイ装置。
【請求項１１】
請求項５に記載のディスクアレイ装置であって、前記ディスクボックスは、遮音性部材から成る、ディスクアレイ装置。
【請求項１２】
請求項３に記載のディスクアレイ装置であって、各々のディスクボックスとの間で熱交換を行う冷却系統を更に備える、ディスクアレイ装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のディスクアレイ装置であって、前記冷却系統は、冷凍サイクルシステム、液冷システム又は空冷システムのうち何れかである、ディスクアレイ装置。
【請求項１４】
請求項１に記載のディスクアレイ装置であって、ディスクコントローラを更に備え、前記ディスクコントローラは、異常が発生したディスクボックスに実装されているディスクドライブのデータを他のディスクボックスにバックアップした後に、前記異常が発生したディスクボックスの抜去を可能にする、ディスクアレイ装置。
【請求項１５】
複数のディスクドライブを搭載するディスクアレイ装置であって、
ラック状の基本フレームと、
前記基本フレームの奥行方向に挿抜可能な密閉構造体から成る複数のディスクボックスと、を備え、
前記ディスクボックスは、前記奥行き方向と略平行なボックス底面に縦横配列された複数のディスクドライブを接続するための接続構造と、前記ディスクドライブから発生した熱をディスクボックス単位で前記ディスクボックスの外部に輸送する一次冷却系統とを備え、
前記基本フレームは、各々のディスクボックスの外部に輸送された熱を大気に放出する二次冷却系統を備える、ディスクアレイ装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載のディスクアレイ装置であって、前記一次冷却系統は、前記二次冷却系統と熱交換可能に着脱できる接続構造を備える、ディスクアレイ装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載のディスクアレイ装置であって、前記一次冷却系統は、空冷システムであり、前記二次冷却系統は、冷凍サイクルシステム、液冷システム又は空冷システムのうち何れかである、ディスクアレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数のディスクドライブを搭載するディスクアレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大容量のデータを記憶するディスクアレイ装置は、多数のディスクドライブを搭載しており、例えば、ＲＡＩＤ（Redundant Arrays of Independent Inexpensive Disks）構成された記憶領域をホストシステムに提供する。従来のディスクアレイ装置は、ラック状の基本フレーム内に複数のディスクボックスが積載される構造を有している。各々のディスクボックスには、複数のディスクドライブが収容される。ディスクドライブは、ディスクボックスの背面に形成されたバックボードに装着されることにより、ディスクコントローラや電源ユニットと電気的に接続される。
【０００３】
ディスクアレイ装置の高密度実装が進むにつれ、消費電力及び発熱量も増加の一途を辿っている。増加する発熱に対する対策として、ファン容量の大型化が進んでいるが、高密度実装の影響で、ディスクアレイ装置内部の空気抵抗が増大しており、十分な冷却効果が得られていない。空気抵抗の増大による冷却風の衰弱を打ち消すために、ファン容量を増大しなければならず、高騒音化、高消費電力化に拍車がかかっているのが現状である。ディスクアレイ装置の冷却構造として、従来から各種の構造が検討されており、例えば、特開２００５−１８９２６号広報には、ディスクドライブから発生した熱をディスクドライブの外部に輸送し、バックボード裏面に形成されたヒートシンクから放熱する技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１８９２６号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のディスクアレイ装置は、ディスクボックス内にディスクドライブを平面的に実装するだけの構造であるので、ディスクドライブの搭載可能数に制限があり、多数の小型ディスクドライブを実装するには十分な構造ではなかった。現在のハードディスクの開発傾向として、３．５インチから２．５インチへと、ディスクドライブの小型化が進展しつつあり、ディスクアレイ装置一台あたりのディスクドライブ積載数の増加と、単位体積あたりの発熱量増大が予想される。このため、多数の小型ディスクドライブを十分に搭載できる構造と、十分な冷却効果と低騒音効果が得られる構造を兼ね備えたディスクアレイ装置の開発が要求される。
【０００５】
そこで、本発明は、多数の小型ディスクドライブを搭載できる構造と、十分な冷却効果と低騒音効果が得られる構造とを兼ね備えたディスクアレイ装置を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明のディスクアレイ装置は、ラック状の基本フレームと、基本フレームの奥行方向に挿抜可能な複数のディスクボックスとを備える。ディスクボックスは、基本フレームの奥行き方向と略平行なボックス底面に縦横配列された複数のディスクドライブを接続するための接続構造を備える。ディスクボックスの底面において基本フレームの奥行き方向にディスクドライブを縦横配列することで、多数の小型ディスクドライブを搭載できる。
【０００７】
ディスクボックスは、密閉構造体から成るものが好適である。ディスクボックスを密閉構造とすることで、例えば、ディスクボックスの内部に冷却ファンを搭載しても、低騒音効果が期待できる。更に、ディスクボックスを密閉構造とすることで、ディスクドライブの冷却には、空冷システムを適用する一方で、ディスクドライブの冷却には、冷凍サイクルシステムや液冷システムを適用することができる。各ディスクボックスに冷却モジュールを搭載すれば、ディスクボックス毎に独立した冷却機構を構築し、各ディスクボックスに最適な冷却制御を提供できる。
【０００８】
各ディスクボックスに搭載される冷却モジュールは、ディスクドライブから発生した熱をディスクボックスの外部に輸送する熱輸送媒体と、ディスクボックスの密閉空間内でガスを強制循環させる送風機構と、密閉空間内のガスと熱輸送媒体との間で熱交換を行う熱交換器とを含むものが好適である。かかる冷却構造によれば、ディスクボックスは、外気から遮断されていても、外気との間で熱交換を行うことができるので、ディスクドライブの熱をディスクボックス外に放出できる。
【０００９】
冷却モジュールとしては、ディスクボックスの内部温度を検出する温度センサと、温度センサの検出温度に基づいて送風機構の送風量を調整する制御基板とを備えるものが好適である。かかる構成によれば、各ディスクボックスに最適な冷却制御が可能になる。信頼性向上のため、送風機構を少なくとも備える冗長構成を適用してもよい。
【００１０】
ディスクボックスの材質としては、断熱材、或いは遮音性部材の何れか一方、又は両者を組み合わせてもよい。ディスクボックスの材質に断熱材を適用することで、例えば、外気温度の低下によるディスクボックス内部の結露を抑制できる。ディスクボックスの材質に遮音性部材を用いることで、遮音性能をより一層向上できる。
【００１１】
ディスクアレイ装置には、各々のディスクボックスとの間で熱交換を行う冷却系統を更に備えるものが望ましい。かかる構造により、各ディスクボックスから回収した熱を外気に放出できる。ディスクボックスの冷却モジュール（一次冷却系統）と、ディスクアレイ装置の冷却系統（二次冷却系統）との間では、冷媒の流出入は行われないため、円滑に熱交換できる構造に設計するのが望ましい。
【００１２】
ディスクアレイ装置は、ディスクコントローラを更に備えてもよい。ディスクコントローラは、異常が発生したディスクボックスに実装されているディスクドライブのデータを他のディスクボックスにバックアップした後に、異常が発生したディスクボックスの抜去を可能にすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、多数の小型ディスクドライブを搭載できる構造と、十分な冷却効果と低騒音効果が得られる構造とを兼ね備えたディスクアレイ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、各図を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係るディスクアレイ装置１０の外観を示す。ディスクアレイ装置１０は、主に、ラック状の基本フレーム１と、複数のディスクボックス２０とを備える。
【００１５】
基本フレーム１は、ディスクアレイ装置１０の基本骨格を形成するフレームであり、複数のディスクボックス２０をディスクアレイ装置２０の正面側と背面側のそれぞれに搭載できるフレーム構造を備えている。ディスクボックス２０は、複数のディスクドライブを収容するためのボックスであり、基本フレーム１の奥行方向に向って挿抜自在に着脱できるボックス構造を備えている。
【００１６】
基本フレーム１の下部には、ディスクボックス２０に電力を供給するための電源ユニット４が配設されている。電源ユニット４は、交流電源及びＡＣ／ＤＣコンバータを含む。高重量の電源ユニット４をディスクアレイ装置１０の下部に配設することで、重心を下げることができ、耐震性が向上する。更に、基本フレーム１には、各々のディスクボックス２０を冷凍サイクルにより冷却するための冷却系統２２が装備されている。この冷却系統２２は、冷却ファン（送風機構）２３、二次放熱器２４、圧縮機２５、冷媒流路２６、及び膨張弁２７を含む。
【００１７】
尚、同図に示すディスクアレイ装置１０は、いわゆる増設筺体と称される装置であり、ディスクコントローラを搭載していないが、本発明は、ディスクコントローラを内蔵する基本筺体にも適用できる。
【００１８】
図２は本実施形態に係るディスクボックス２０の分解斜視図である。ディスクボックス２０は、主に、ボックス本体２１と、冷却モジュール１１とを備える。
【００１９】
ボックス本体２１の底面には、プラッタ基板６が配設されている。プラッタ基板６は、ディスクボックス２０を基本フレーム１に挿入したときに、基本フレーム１の奥行き方向に対して略平行な向きに挿入されるように配置されている。プラッタ基板６は、ディスクコントローラ７０（図１６参照）とディスクボックス２０との間で送受信されるデータや制御信号の接続インターフェースを提供するとともに、電源ユニット４からディスクボックス２０に電力を供給するためのインターフェースを提供する。
【００２０】
プラッタ基板６には、ディスクコントローラ７０及び電源ユニット４をプラッタ基板６に接続するためのメインコネクタ９と、各々のディスクドライブ５をプラッタ基板６に接続するためのディスクドライブコネクタ７とが実装されている。ディスクドライブコネクタ７は、プラッタ基板６上にディスクドライブ５を接続するための接続構造であり、同基板６上において複数行複数列に縦横配列されている。ディスクドライブ５をディスクドライブコネクタ７に装着することで、ディスクドライブ５をプラッタ基板６上に縦横配列することができる。ディスクドライブ５をプラッタ基板６上に縦横配列することで、ディスクボックス２０基本フレーム１に挿入したときに、ディスクドライブ５を基本フレーム１の奥行き方向にも実装することができるので、実装密度を高めることができる。
【００２１】
ディスクドライブ５は、例えば、ディスク本体（磁気ディスク、駆動モータ、磁気ヘッド、アクチュエータ等）と、パッケージ基板とがアッセンブリされてなるモジュールである。ディスクドライブ５としては、例えば、２．５インチ等の小型ディスクドライブが好適である。
【００２２】
ボックス本体２１には、各ディスクドライブ５の稼働状態や故障の有無、更には、冷却ファン（送風機構）１２の故障の有無等を表示するためのＬＥＤ（発光ダイオード）１７を備えた表示基板８が備え付けられている。表示基板８には、コネクタ１７ａが取り付けられている。冷却モジュール１１のコネクタ１７ｂと、表示基板８のコネクタ１７ａとが接続されることで、冷却ファン１２を駆動するための電力や駆動制御信号を冷却ファン１２に供給することができる。
【００２３】
尚、冷却ファン１２を駆動するための電力や駆動制御信号の供給は、上述したコネクタ１７ａ，１７ｂを経由して行う場合の他に、プラッタ基板６と冷却モジュール１１とをケーブル等で接続して、行ってもよい。
【００２４】
冷却モジュール１１は、ディスクボックス単位でディスクボックス２０を冷却するためのモジュールであり、主に、モジュール本体１３と、モジュールカバー１８とを備える。
【００２５】
モジュール本体１３には、冷却ファン１２、熱交換器１４、及び熱輸送媒体１５が装備されている。モジュール本体１３の両端部には、ディスクボックス２０内部のガスを循環させるための通風孔１９ａ，１９ｂが開口されている。冷却ファン１２は、通風孔１９ｂ上に設置されており、所定の回転数で回転することにより、ディスクボックス２０の内部空間に気流を発生させることができる。ディスクボックス２０には、複数の冷却ファン１２を搭載するのが好ましい。このような冗長構成を採用することにより、何れか一つの冷却ファン１２が故障しても、他の冷却ファン１２を駆動させることにより、ディスクボックス２０の内部に気流を発生させることができる。
【００２６】
冷却モジュール１１内部の気流の流路には、熱交換器１４が配設されている。熱交換器１４は、例えば、ヒートシンクやラジエータ等であり、ディスクドライブ５の発熱によって昇温した循環ガスとの間で熱交換を行い、熱輸送媒体１５に熱を伝達する。
【００２７】
熱輸送媒体１５は、例えば、ヒートパイプ等の熱伝導性に優れた熱伝導媒体であり、ディスクドライブ５から回収した熱をディスクボックス２０の外部に輸送する。
【００２８】
冷却モジュール１１は、モジュール本体１３の上部にモジュールカバー１８が取り付けられることにより、気密性に優れた密閉構造体を形成する。更に、ディスクボックス２０は、ボックス本体２１の上部に冷却モジュール１１が取り付けられることにより、気密性に優れた密閉構造体を形成する。冷却ファン１２によって強制循環される気流は、通風孔１９ａ，１９ｂのみを入排気し、当該気流がディスクボックス２０外部に流出したり、或いは、外気がディスクボックス２０内部に流入したりすることはない。このように、ディスクボックス２０を密閉することによって、冷却ファン１２の駆動に伴う騒音がディスクボックス２０外部に漏出するのを抑制できる。ディスクボックス２０の内壁に遮音性部材を貼り付けるか、或いはディスクボックス２０の材質自体を遮音性部材にすることで、遮音効果をより一層高めることができる。更に、ディスクボックス内部に外気が流入することがないので、防塵フィルタ等が不要となる。
【００２９】
尚、ディスクボックス２０を密閉構造にすると、ディスクボックス内部と外気との間での通気性が遮断されるので、ディスクボックス内部の湿度、温度、露点等の条件によっては、ディスクボックス内部で結露する可能性がある。ディスクボックス内部で結露が生じるのは、好ましくないので、ボックス本体２１に吸湿材を実装しておくのが好ましい。
【００３０】
次に、図３及び図４を参照しながら、ディスクボックス２０の冷却作用について説明を加える。図３はディスクボックス２０の斜視透視図である。図４はディスクボックス２０の側面透視図である。ディスクボックス２０は、外気から遮断された密閉構造を備えているので、内蔵された冷却ファン１２を駆動させることによって、ディスクボックス内部に気流３０を発生させる。冷却ファン１２の吸入作用によって、ボックス本体２１から通風孔１９ｂを介して冷却モジュール１１へ吸入されたガスは、熱交換器１４を通過し、通風孔１９ａを介してボックス本体２１へ帰還する。後述するように、熱輸送媒体１５は、冷媒流路２６と熱的に接続できるように構成されており（図５、図７、図８等参照）、冷媒流路２６と熱交換器１４との間に温度勾配が存在すれば、ディスクボックス２０が外気から遮断されていても、熱輸送媒体１５を通じて、ディスクボックス２０の内部と外部との間で熱交換を行うことができる。
【００３１】
つまり、熱交換器１４が吸熱する熱量よりも、冷媒流路２６が放熱する熱量が多くなるような温度勾配が存在すれば、気流３０は、熱交換器１４を通過する際に、熱を奪われ、低温ガスとなって、ディスクドライブ５を通過し、ディスクドライブ５から発熱される熱を奪う。ディスクドライブ５を通過する過程において、ディスクドライブ５から熱を奪った気流３０は、その熱を再び熱交換器１４に与える。このような放熱サイクルが繰り返されることにより、ディスクドライブ５の熱は、ディスクボックス２０の外に放熱される。気流３０の流速や熱交換器１４の熱交換能力、或いは冷媒流路２６の冷媒温度や冷媒流速等を適宜調整することで、放熱サイクルの原動力となる温度勾配を積極的に形成すれば、ディスクドライブ５の熱を速やかにディスクボックス２０の外に放出できる。ディスクボックス２０の内部に封入されるガスとしては、熱交換効率のよいガスが好ましく、例えば、低分子のヘリウムガスが好適である。
【００３２】
尚、上述の如く、ディスクボックス２０は遮音性に優れた密閉構造を備えているので、送風能力に優れた高回転用の冷却ファン１２を複数搭載ことが可能である。つまり、冷却ファン１２の駆動に伴う騒音問題を意識することなく、熱交換器１４の熱交換能力や熱輸送媒体１５の熱輸送能力等を適宜考慮して、ディスクドライブ５の冷却に最適な送風能力を備えた冷却ファン１２を搭載できる。
【００３３】
ディスクアレイ装置１０のＲＡＩＤグループは、例えば、４つのディスクドライブ５を一組としてグループ化することにより（３Ｄ＋１Ｐ）、或いは８つのディスクドライブ５を一組としてグループ化することにより（７Ｄ＋１Ｐ）、構成される。即ち、複数のディスクドライブ５のそれぞれが提供する記憶領域が集合して一つのＲＡＩＤグループが構成される。ＲＡＩＤグループは、パリティグループ、又はＥＣＣグループと別称されることもある。一つのＲＡＩＤグループは、複数の論理デバイス（ＬＤＥＶ）にマッピングされ、或いは複数のＲＡＩＤグループが単一の論理デバイスにマッピングされる。
【００３４】
単一又は複数の論理デバイスは、単一の論理ユニット（ＬＵ）にマッピングされる。論理ユニットは、ホストシステムが認識する論理的な記憶単位である。例えば、ホストシステムがＵＮＩＸ（登録商標）系のシステムである場合には、論理ユニットは、デバイスファイル（Device File）に対応付けられる。或いは、ホストシステムがＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）系のシステムである場合には、論理ユニットは、ドライブレター（ドライブ名）に対応付けられる。各々の論理ユニットには、固有のＬＵＮ（Logical Unit Number）がアサインされる。
【００３５】
ディスクドライブ５をプラッタ基板６上に縦横配置するには、例えば、同一のＲＡＩＤグループを構成する複数のディスクドライブ５が気流３０に対して直交する向きに配列するのが好ましい。ディスクドライブ５をこのように配列することで、同一のＲＡＩＤグループを構成する各々のディスクドライブ５に対する冷却作用をほぼ均一化することができる。同一のＲＡＩＤグループを構成する各々のディスクドライブ５の温度にばらつきがあると、ＲＡＩＤグループ全体の信頼性が低下する虞があり、好ましくない。また、各ディスクボックス２０に搭載されるディスクドライブ５の搭載数は、同一のＲＡＩＤグループを構成するディスクドライブ数の整数倍が好適である。
【００３６】
尚、ディスクボックス２０に搭載されるディスクドライブ数は、ユーザが希望する記憶容量によって、適宜設定することができ、必ずしも最大搭載可能数のディスクドライブ５がディスクボックス２０内に搭載されるとは限らない。それ故、ディスクボックス２０内には、ディスクドライブ５の形状と略同一の形状を有するダミーディスクドライブが搭載されていてもよい。ダミーディスクドライブは、ディスクボックス２０内を流れる気流３０を整流する目的でディスクボックス２０に搭載されるものである。仮に、最大搭載可能数より少ないディスクドライブ５のみがディスクボックス２０に搭載されると、ディスクドライブ５が搭載されていない箇所は、空気抵抗が少ないので、当該箇所に気流３０がより多く流れ込むこととなり、気流３０の流量分布に偏りが生じてしまう。ダミーディスクドライブをディスクボックス２０に搭載するには、当該ダミーディスクドライブと同一のＲＡＩＤグループに属する他のディスクドライブ５もダミーディスクドライブに置き換える必要がある。同一のＲＡＩＤグループを構成する複数のダミーディスクドライブは、気流３０に対して直交する向きに配列されるのが好ましい。
【００３７】
尚、同一のＲＡＩＤグループを構成するディスクドライブ群と、同一のＲＡＩＤグループを構成するダミーディスクドライブ群との間の相互位置関係については、特に制限はなく、例えば、ディスクドライブ群が搭載される搭載領域と、ダミーディスクドライブ群が搭載される搭載領域をそれぞれ分離してもよく、或いはディスクドライブ群とダミーディスクドライブ群とを交互に配置する等してもよい。
【００３８】
図４に示すように、ディスクボックス２０の内部には、ボックス本体２１内部の密閉空間温度を検出できる温度センサ１６を装備するのが好ましい。各ディスクボックス２０の内部温度は、ディスクドライブ５のアクセス頻度の相違等に基づいて異なるので、温度センサ１６の検出温度に基づいて冷却ファン１２の回転速度を調整することで、最適な温度調整を実現できる。ディスクドライブ５の温度を正確に検出するには、各ディスクドライブ５に温度センサ１６を設置するのが好ましいが、ディスクドライブ５の搭載数が多くなると、部品点数が飛躍的に増大してしまい、しかも高密度実装に伴い、温度センサ１６の設置スペースが限られてしまうので、現実的ではない。ボックス本体２１内部の密閉空間温度とディスクドライブ５の温度との関連を予め実験等で求めておけば、ボックス本体２１内部の密閉空間温度からディスクドライブ５の温度をある程度正確に検出できる。
【００３９】
温度センサ１６の設置箇所としては、万が一全ての冷却ファン１２が故障等で駆動できなくなった場合を考慮して、ボックス本体２１内部の密閉空間温度を検出できる箇所が好ましい（フェイルセーフ）。全ての冷却ファン１２が停止すれば、ディスクドライブ５の発熱により、ボックス本体２１内部の密閉空間温度が上昇するので、当該密閉空間の温度を検出できる箇所に温度センサ１６を設置しておけば、ディスクドライブ５が故障する前に異常を検出できる。温度センサ１６の設置箇所としては、冷却ファン１２の入口近傍のボックス本体２１内部が好ましい。各冷却ファン１２に対応付けて、温度センサ１６を複数設置する冗長構成を採用してもよい。
【００４０】
ディスクボックス２０にディスクドライブ５とダミーディスクドライブとを混載する場合は、温度センサ１６の設置箇所として、ダミーディスクドライブよりもディスクドライブ５に近接する箇所を選定するのが好ましい。ダミーディスクドライブは実物の磁気ディスクを搭載していないので、発熱することがなく、ディスクドライブ５の正確な温度を検出できないためである。
【００４１】
次に、図５乃至図８を参照しながら、ディスクボックス２０と冷媒流路２６との接続構造について説明を加える。図５、図７及び図８は、冷媒流路２６と熱輸送媒体１５との接続構造を示す斜視図である。説明の便宜上、ディスクボックス２０の一部を省略した透視図としている。図６は冷媒流路２６と熱輸送媒体１５との接続箇所の断面図である。冷媒流路２６には、熱輸送媒体１５が冷媒流路２６に機械的に脱着できる形状を有し、しかも冷媒流路２６と熱輸送媒体１５とが熱的に接続できる材質から成る熱交換コネクタ２６ａが一体成形されている。ディスクボックス２０は、保守管理の都合上、基本フレーム１から頻繁に挿抜されるので、熱輸送媒体１５が熱交換コネクタ２６ａにスムーズに脱着できる構造とするのが好ましい。例えば、熱輸送媒体１５を先鋭形状とし、熱交換コネクタ２６ａに挿入し易くしたり、或いは熱交換コネクタ２６ａと熱輸送媒体１５との間にグリス等を塗布したりしておくのがよい。
【００４２】
熱輸送媒体１５と冷媒流路２６との接続構造は、上述の構造に限られるものではなく、例えば、図７に示すように、熱輸送媒体１５に熱交換コネクタ１５ａを取り付けておき、熱交換コネクタ１５ａと冷媒流路２６とが機械的にかつ熱的に接続するように構成してもよい。或いは、図８に示すように、冷媒流路２６に熱交換コネクタ２６ｂを挟着固定しておき、熱交換コネクタ２６ｂと熱輸送媒体１５とが機械的にかつ熱的に接続するように構成してもよい。図７又は図８に示した構造によれば、冷媒流路２６として、図５に示したような、冷媒流路２６と熱交換コネクタ２６ａとが一体成形された特殊な冷媒流路２６を用いる必要がなく、汎用品を用いることができる。
【００４３】
次に、図９乃至図１１を参照しながら、二次冷却系統に冷凍サイクルシステムを採用したディスクアレイ装置１０の各構成について説明を加える。冷却系統２２は、冷却ファン２３、二次放熱器２４、圧縮機２５、冷媒流路２６、及び膨張弁２７を含む。冷媒流路２６を流れる冷媒は、圧縮機２５の圧縮作用により、高温高圧ガス（例えば、１００℃以上）になり、二次放熱器２４の冷却作用により、高温液（例えば、６０℃以上）になり、膨張弁２７の断熱膨張作用により、低温二相流（例えば、０℃前後）となり、ディスクボックス２０との間の熱交換作用により、低温ガスとなる。冷凍サイクルを採用すれば、ディスクボックス２０の内部を外気温度以下に冷却することが可能となり、冷却ファン１２の回転数を適宜調整することで、ディスクボックス２０の内部温度が外気温度に影響されない温度環境を構築できる。
【００４４】
本実施形態では、ディスクドライブ５の熱をディスクボックス２０の外部に放出し、ディスクボックス単位でディスクドライブ５を冷却する冷却モジュール１１と、各ディスクボックス２０から回収した熱を外気に放出し、ディスクボックス２０を冷却する冷却系統２２とを併有する二段階の冷却系統を構築している。本明細書では、冷却モジュール１１を一次冷却系統と別称し、冷却系統２２を二次冷却系統と別称する。
【００４５】
一次冷却系統と二次冷却系統との間では、熱交換は行われるが、冷媒の流出入はない。一次冷却系統と二次冷却系統とが熱交換のみ可能な冷却体系とすることで、例えば、一次冷却系統には、空冷システムを採用する一方、二次冷却系統には、冷凍サイクルシステム又は液冷システムを採用するというシステム設計が可能になる。ディスクドライブ５は、耐水性設計がなされていないのが通常であるから、信頼性確保の観点から、一次冷却系統には、空冷システムが好適である。
【００４６】
一方、ディスクボックス２０は密閉されているので、上述した遮音性能はもとより耐水性能をも兼ね備えている。そこで、二次冷却系統には、空冷システムだけでなく、冷凍サイクルシステム又は液冷システムをも採用できる。万が一、冷媒流路２６から冷媒が漏出したとしても、ディスクボックス２０は密閉されているので、ディスクドライブ５がその影響を受けることはない。
【００４７】
二次冷却系統として、冷凍サイクルシステム又は液冷システムを採用すると、ディスクボックス２０の熱を効率よく吸収し、外気に放出できるので、冷却ファン２３の回転数を低回転に抑えることができ、低騒音効果を期待できる。
【００４８】
尚、各ディスクボックス２０ができるだけ均等に冷却されるように、ディスクボックス２０の搭載位置を調整するのが好ましい。例えば、図９乃至図１１に示すように、ディスクアレイ装置１０の左右にディスクボックス２０が対称配置される場合には、ディスクボックス２０を左右均等に搭載するのがよい。ディスクボックス２０の搭載位置に偏りがあると、一部の冷媒流路２６のみがディスクドライブ２０の冷却に寄与することとなり、効率のよい冷却を行うことができない。また、冷媒流路２６を流れる冷媒は、上流から下流にかけて昇温するので、冷媒流路２６の下流側に搭載されるディスクボックス２０は、冷媒流路２６の上流側に搭載されるディスクボックス２０よりも、冷却ファン１２の回転数をより高回転に調整するのが好ましい。
【００４９】
また、冷却ファン２３としては、容量の大きいものを採用するのが好適である。冷却ファン２３の容量が大きければ、低回転でもある程度の風量を得ることができ、低騒音効果がある。基本フレーム１の上部に複数の冷却ファン２３が搭載される場合には、各々の冷却ファン２３の回転数は略同一であるのが好ましい。これにより、各ディスクボックス２０を均一に冷却できる。また、ディスクボックス２０の搭載数が多くなると、冷媒流路２６を流れる冷媒と外気との間の熱交換量も多くなるので、冷却ファン２３の回転数は、ディスクボックス２０の搭載数に応じて調整するのがよい。また、各ディスクボックス２０に搭載される冷却ファン１２の回転数は、温度センサ１６の検出温度に加えて、ディスクボックス２０の搭載位置、ディスクボックス２０の搭載数、ダミーディスクドライブの搭載数、冷却ファン２３の回転数等に基づいて調整してもよい。
【００５０】
また、高重量の圧縮機２５は、基本フレーム１の下部に配置するのが好ましい。ディスクアレイ装置１０全体の重心が下がれば、耐震性能が向上する。圧縮機２５の搭載位置としては、例えば、図１０に示すように、基本フレーム１の上部に配置することで、冷却系統２２の主要機器を一箇所に集中させてもよい。冷却系統２２の主要機器を一箇所に集めることで、保守管理が容易となる。
【００５１】
二次冷却系統に冷凍サイクルを採用する場合には、図１１に示すように、圧縮機２５をバイパスして冷媒流路２６に分岐・合流するバイパス通路２６ａと、バイパス通路２６ａを流れる冷媒の流量を調整するバイパス弁２９とを設置してもよい。ディスクアレイシステム１０の消費電力が少ない場合には、バイパス弁２９と膨張弁２７とを全開にすれば、圧縮機２５を停止させたとしても、対流によって冷媒が自然循環し、ディスクボックス２０を冷却することが可能である。
【００５２】
次に、図１２を参照しながら、二次冷却系統に液冷システムを採用したディスクアレイ装置１０の各構成について説明を加える。冷却系統４０は、冷却ファン２３、二次放熱器２４、循環ポンプ４１、及び冷却液流路４２を備える。冷却液流路４２は、ディスクボックス２０の熱輸送媒体１５と熱的に接続され、ディスクボックス２０から輸送された熱を冷却液に与える。循環ポンプ４１によって冷却液流路４２を循環する冷却液は、ディスクボックス２０から回収した熱を二次放熱器２４に与える。二次放熱器２４は、冷却ファン２３の送風作用により、熱を外気に放出する。
【００５３】
次に、図１３乃至図１５を参照しながら、二次冷却系統に空冷システムを採用したディスクアレイ装置１０の各構成について説明を加える。図１３はディスクアレイ装置１０の外観図、図１４はディスクボックス２０の分解斜視図、図１５はディスクアレイ装置１０の二次冷却系統の説明図である。上述した図１等に示す符号と同一符号の装置は、同一の装置を示すものとして、その詳細な説明を省略する。
【００５４】
熱輸送媒体１５の一端には、熱交換器３６が備え付けられている。熱交換器３６は、ヒートシンクやラジエータ等である。冷却ファン２３が回転すると、基本フレーム１の内部を上昇する気流３１が発生する。気流３１は、熱交換器３６から熱を奪い、基本フレーム１の天井面から外気に抜けていく。ディスクボックス２０からの放熱により、熱交換器３６には対流が発生するため、気流３１の流向が、下から上、即ち重力に抗する方向になるように気流３１を発生させると、効率のよい流れを生成できる。しかし、ディスクアレイ装置１０の設置条件、他の部品等との関係により、気流３１の流向は、必ずしも下から上の方向である必要はなく、例えば、水平方向、上から下の方向、或いは斜め方向であってもよい。
【００５５】
図１６はディスクアレイ装置１０の制御系のシステム構成を示す。上述した図１等に示す符号と同一符号の装置は、同一の装置を示すものとして、その詳細な説明を省略する。ディスクボックス２０には、同一のＲＡＩＤグループ５０を構成する複数のディスクドライブ５が冷却ファン１２の風向きに対して直交する向きに縦横配列されている。各ディスクボックス２０には、温度センサ１６の検出温度に基づいて冷却ファン１２を駆動制御する制御基板６０が実装されている。制御基板６０は、ネットワーク８２を介してディスクコントローラ７０に接続し、ディスクコントローラ７０との間でデータやコマンドの送受信を行うインターフェースを提供する。
【００５６】
ディスクコントローラ７０は、ディスクアダプタ（ＤＫＡ）７１、チャネルアダプタ（ＣＨＡ）７２、管理端末（ＳＶＰ）７３、及び管理コントローラ７４を備える。ディスクアダプタ７１は、ディスクドライブ５とディスクコントローラ７０との間のバックインターフェースにおけるデータ入出力を制御する。チャネルアダプタ７２は、ホストシステム８０とディスクコントローラ７０との間のフロントインターフェースにおけるデータ入出力を制御する。
【００５７】
管理端末７３は、ディスクアレイ装置１０を保守管理するための端末装置である。システム管理者は、管理端末７３を操作することにより、例えば、ディスクドライブ５の増設又は減設、ＲＡＩＤ構成の変更（例えば、ＲＡＩＤ１からＲＡＩＤ５への変更）、ホストシステム８０とチャネルアダプタ７２との間のパスの設定、ディスクアダプタ７１やチャネルアダプタ７２のマイクロプログラムのインストール等を行うことができる。更に、管理端末７３からは、ディスクアレイ装置１０の動作状態の確認や、故障部位の特定等の作業を行うことも可能である。これら各種の設定や制御は、管理端末７３が備えるＧＵＩ等のユーザインターフェースを通じて行うことができる。
【００５８】
管理コントローラ７４は、ディスクアレイ装置１０の補機類、例えば、上述した二次冷却系統（冷却ファン２３、圧縮機２５、膨張弁２７、バイパス弁２９、循環ポンプ４１等）や電源ユニット４等を制御する。
【００５９】
ホストシステム８０は、ネットワーク８１を介してディスクコントローラ７０に接続する。ネットワーク８１は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＳＡＮ（Storage Area Network）、インターネット、専用回線、公衆回線等である。ＬＡＮを介するデータ通信は、例えば、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）プロトコルに従って行われる。ホストシステム８０がＬＡＮを介してディスクコントローラ７０に接続される場合、ホストシステム８０は、ファイル名を指定してファイル単位でのデータ入出力を要求する。一方、ホストシステム８０がＳＡＮを介してディスクコントローラ７０に接続される場合、ホストシステム８０は、ファイバチャネルプロトコルに従って、複数のディスクドライブ５により提供される記憶資源のデータ管理単位であるブロックを単位として、データ入出力を要求する。
【００６０】
次に、図１７を参照しながら、ディスクドライブ５或いは冷却ファン１２に故障等の異常が発生したときの交換作業の手順について説明する。ディスクドライブ５或いは冷却ファン１２に異常が発生すると、制御基板６０は、異常発生を検出し（Ｓ１）、ＬＥＤ１７を点灯表示させて、異常発生をシステム管理者に報知するとともに（Ｓ２）、管理端末７３に異常発生信号を送信する（Ｓ３）。システム管理者の操作により、データのバックアップ指示が管理端末７３に入力されると（Ｓ４）、ディスクアダプタ７１は、異常が発生したディスクボックス２０−１内の正常なディスクドライブ５のデータを他のディスクボックス２０−２，２０−３に移動させる（Ｓ５）。
【００６１】
データバックアップが終了すると、ディスクコントローラ７０は、ディスクボックス２０−１の抜去を可能とする信号を制御基板６０に送信する。制御基板６０は、ＬＥＤ１７を点灯表示させて、バックアップ終了をシステム管理者に報知する。システム管理者は、ディスクボックス２０−１をディスクアレイ装置１０から抜去し、部品の交換修理を行い、再び、元の位置に戻す。システム管理者の操作により、データ回復指示が管理端末７３に入力されると（Ｓ６）、ディスクアダプタ７１は、ディスクボックス２０−２，２０−３からバックアップデータを読み取り、これをディスクボックス２０−１に戻して、データ回復を行う（Ｓ７）。
【００６２】
この方法により、あるディスクボックス２０に障害が発生しても、正常なディスクドライブ５のデータを他のディスクボックス２０にバックアップし、データ回復できるので、ディスクアレイ装置１０の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本実施形態に係わるディスクアレイ装置の外観図である。
【図２】本実施形態に係わるディスクボックスの分解斜視図である。
【図３】ディスクボックスの斜視透視図である。
【図４】ディスクボックスの側面透視図である。
【図５】冷媒流路と熱輸送媒体との接続構造を示す斜視図である。
【図６】冷媒流路と熱輸送媒体との接続箇所の断面図である。
【図７】冷媒流路と熱輸送媒体との接続構造を示す斜視図である。
【図８】冷媒流路と熱輸送媒体との接続構造を示す斜視図である。
【図９】冷凍サイクルを採用した二次冷却系統の説明図である。
【図１０】冷凍サイクルを採用した二次冷却系統の説明図である。
【図１１】冷凍サイクルを採用した二次冷却系統の説明図である。
【図１２】液冷システムを採用した二次冷却系統の説明図である。
【図１３】本実施形態に係わるディスクアレイ装置の外観図である。
【図１４】本実施形態に係わるディスクボックスの分解斜視図である。
【図１５】空冷システムを採用した二次冷却系統の説明図である。
【図１６】ディスクアレイ装置の制御系のシステム構成図である。
【図１７】データバックアップの処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
１…基本フレーム  ５…ディスクドライブ  ６…プラッタ基板  １０…ディスクアレイ装置  １１…冷却モジュール  １２…冷却ファン  １４…熱交換器  １５…熱輸送媒体  ２０…ディスクボックス  ２２…冷却系統  ２３…冷却ファン  ２４…二次放熱器  ２５…圧縮機  ２６…冷媒流路  ２７…膨張弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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